2022年苏科版物理九年级上册暑假自学特训 11.5机械效率（word版 有答案）

苏科版2022年暑假九年级物理上册自学特训
11.5 机械效率
知识点①有用功、额外功和总功
再探动滑轮
实验步骤：用弹簧测力计测出一支钩码的重力G，将钩码挂在动滑轮上，竖直向上拉弹簧测力计使钩码匀速上升，读出绳子受到的拉力F；用刻度尺量出钩码上升的高度h和弹簧测力计向上移动的距离s；改变钩码的数量，重复上述步骤
实验数据
实验序号 拉力F/N 测力计上升的高度s/m 钩码所受的重力G /N 钩码上升的高度h/m 拉力F做的功W1/J 动滑轮对钩码做的功W2/J
1 0.5 0.2 0.5 0.1 0.1 0.05
2 0.75 0.2 1 0.1 0.15 0.1
3 1.25 0.4 2 0.2 0.5 0.4
归纳总结：拉力F做的功总大于动滑轮对钩码做的功，使用动滑轮不能省功
2认识有用功、额外功和总功（以动滑轮提升钩码为例）
有用功（W有用）：人们需要的功，也就是“目的”功
比如：用动滑轮提升钩码，目的是提钩码，则钩码重乘以提升的高度就是有用功
相应公式：W有用 = G钩码h
额外功（W额）：人们为达到目的，并不需要但又不得不做的功
比如：用动滑轮提升钩码，克服钩码重及摩擦力所做的功为额外功
相应公式：W额= G动滑轮h（忽略摩擦时）
总功（W总）：人们在达到目的的过程中实际做的功
比如：用动滑轮提升钩码的过程中，人所做的功为总功
相应公式：W总=W有用+W额 或W总= Fs
3、特别提示
（1）一般来说，人借助机械对物体做功，人对机械做的功称为总功
（2）分辨有用功与额外功的，关键是看我们需要达到什么目的，在同一做功过程中，目的不同，功的性质就不一样
知识点②机械效率
机械效率
定义：有用功与总功的比值 （2）物理意义：有用功占总共的多少
（3）公式：η=100％ （4）单位：无单位
对机械效率的理解
机械效率高低表示的是有用功在总功中所占比例的高低
机械效率只有大小，没有单位通常用百分数表示
有用功是总功的一部分，对于实际的机械，由于额外功的存在，机械效率总是小于100%
机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能就越好
机械效率的高低并不能说明使用机械是省力的还是费力，效率高只说明有用功在总功中所占的比例高，机械效率高不一定省力
一、单选题
1．关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是（　　）
A．机械越省力，机械效率越高 B．机械做功的功率越大，机械做功越快
C．有用功做的越多，机械效率越高 D．额外功做的越少，机械效率越高
2．清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中，下列关于做功的说法中正确的是（　　）
A．对水所做的功是有用功 B．对桶所做的功是总功
C．对水所做的功是总功 D．对桶所做的功是有用功
3．如图所示，小明分别用甲、乙两种不同方式把同一桶砂子从他家一楼地面提到二楼地面，若绳重和滑轮的摩擦均可忽略不计。关于F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（　　）
A．两种方式功率一定相等 B．两种方式所做的有用功一定相等
C．两种方式所做的总功一定相等 D．两种方式机械效率一定相等
4．下列关于机械效率的说法错误的是（　　）
A．当总功一定时，有用功越多，机械效率越高
B．当有用功一定时，额外功越少，机械效率越高
C．当额外功一定时，有用功越多，机械效率越高
D．做有用功越多的机械，机械效率一定越高
5．用四个相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用它们提起相同的货物并且使货物升高相同的高度，不计绳重及绳子与滑轮的摩擦，则（　　）
A．甲滑轮组较省力 B．拉力F1、F2做的功相同
C．甲滑轮组机械效率较高 D．乙滑轮组机械效率较高
6．如图所示，斜面的高h=1.2m，小明用600N沿斜面向上的力，将质量为100kg的大箱子匀速推到车上，所用的时间为30s，g=10N/kg，则下列说法中正确的是（　　）
A．推力的功率为24W B．推力所做的有用功为1440J
C．大箱子在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为100N
D．若斜面光滑，则小明只需要用400N的推力就可以把大箱子推上去
7．如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直上升，同时物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（　　）
A．动滑轮所受的重力为100N B．物体A上升的速度是0.3m/s
C．绳子自由端竖直上升8m D．滑轮组的机械效率是90%
8．如图所示，用F＝20N的拉力使物体G匀速提升0.1m，已知物体的重力为40N（绳子与滑轮的摩擦及绳子的重力忽略不计），下列说法正确的是（　　）
A．绳子末端移动的距离是0.2m B．拉力做的功是4J
C．滑轮组的机械效率是66.7% D．动滑轮的重力是10N
二、填空题
9．杠杆的平衡条件是______，这个平衡条件就是古希腊物理学家______发现的杠杆原理。使用简单机械可以给人们的生活带来便利，（1）旗杆的顶端安装着一个______（选填“定”或“动”滑轮）。（2）使用剪刀时，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，目的是______（选填“增大”或“减小”）阻力臂，这样剪断物体更省力。物理学中，将______和______的比值叫做机械效率。
10．如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小兵同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。小兵对木箱做的有用功______J；斜面对物体施加的摩擦力为______N。
(
第
12题
) (
第
11题
) (
第
10题
)
11．等电梯费时，爬楼梯费劲，如图所示是某女大学生发明的“爬楼”自行车，3分钟爬20层楼，速度堪比电梯。若她的质量为60kg，当她3分钟爬楼的高度为60m，她克服重力所做的功为______J，她爬楼的功率为250W，则她爬楼的效率为______%。（g取10N/kg）
12．如图所示，把重为200N的物体匀速提升2m，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，所用拉力F为___________N，拉力所做的功为___________J；若拉力为110N，滑轮组的机械效率为___________。
13．如图所示，同一滑轮采用甲、乙两种连接方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N（绳重及滑轮和轴处的摩擦忽略不计），则手的拉力：F甲______F乙；机械效率η甲______η乙（均选填“＞”“＜”或“＝”）。
(
第
14题
) (
第
13题
)
14．如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用动滑轮把重40N的物体匀速提高2m，所用的拉力为25N，则拉力做功是___________J，动滑轮的机械效率是___________；如果把重100N的物体匀速提升相同的高度，则这个动滑轮的机械效率将___________（填“变大”“变小”或“不变”）。
15．如图甲，盘山公路是_______（选填“杠杆”“滑轮”“斜面”或“轮轴”）模型，它能省力。如图乙所示的固定斜面长8m，倾角为30°，木箱质量为15kg。某同学用100N的推力F沿斜面向上推木箱，他用10s的时间将木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端。则木箱克服重力所做功的大小为_______J；斜面推力做功的功率为_______W；斜面的机械效率为_________；斜面上的摩擦力是________。
三、实验题
16．小明和小红在测定滑轮组机械效率的实验中：
（1）滑轮组所挂的重物的重量为3.6N，如图（a）所示重物从原来图甲的位置被提升到图乙的位置，在提升过程中应使弹簧测力计___________运动，弹簧测力计的示数如图（b）所示，则滑轮组绳子自由端受到的拉力是___________N，滑轮组的机械效率是___________%；
（2）小明想进一步探究物重对滑轮组机械效率的影响，于是另外找来了三个物块其中A重5N，B重8N，C重12N，小红一眼看出其中C物块不能利用现有的实验装置完成实验，原因是___________。
17．小明用图甲所示装置探究“斜面的机械效率”。
实验前他有如下猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关。
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
（1）实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做______运动。
（2）下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据。
次数 物体 物重 G/N 拉升高度 h/cm 拉力 F/N 拉动距离s/cm 机械效率η/%
1 木块 6 8 1.20 80 50
2 小车 6 10 0.75 100
①第2次实验时斜面的机械效率为______%。
②进行这两次对比实验是为了研究猜想______。
③第1次实验中，木块所受摩擦力为______。
（3）小明利用该实验装置进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，额外功随斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）的变化关系图像如图乙所示。
①由图像可知：W额外与L成______比。
②当斜面的水平长度时，拉力做的总功为______J。
③若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为______N。
四、计算题
18．用如图所示的滑轮组提升重物，物体重为300N，拉动物体匀速上升4m，所用的时间是10s，拉力做的功是1500J。求：
（1）提升重物过程中拉力的大小；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）若动滑轮重60N，在拉动物体匀速上升4m的过程中，克服摩擦及绳重做的功是多少J？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．D
3．B
4．D
5．B
6．C
7．D
8．C
9． 动力×动力臂=阻力×阻力臂 阿基米德 定 减小 有用功 总功
10． 3200 200
11． 3.6×104 80
12． 100 400
13． ＞ ＞
14． 100 80﹪ 变大
15． 斜面 600 80 75% 25N
16． 竖直匀速 2.4 50 拉力超过弹簧测力计的量程
17． 匀速 80 A 0.6 正 2.3 2
18．（1）187.5N；（2）150W；（3）80%；（4）60J
答案第1页，共2页
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